一种基于状态机模型的水下机器人控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于状态机模型的水下机器人控制系统，该基于状态机模型的水下机器人控制系统包括：与水下机器人控制系统连接，用于通过整合控制信息和姿态信息来实现水下机器人控制的状态监测单元；与水下机器人控制系统连接，用于采用状态机模型，以状态、事件和行为三要素决定控制过程，实现水下机器人控制的状态机任务管理单元；与水下机器人控制系统连接，用于根据环境参数和人为控制信息决定水下机器人的运动控制方式为手动还是自动的运动控制单元。本发明专利技术解决了传统的控制方法对水下机器人的控制精度以及控制效率很难达到要求。此外，本发明专利技术结构简单，操作方便，提高了控制精度和运行效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于状态机模型的水下机器人控制系统，该基于状态机模型的水下机器人控制系统包括：与水下机器人控制系统连接，用于通过整合控制信息和姿态信息来实现水下机器人控制的状态监测单元；与水下机器人控制系统连接，用于采用状态机模型，以状态、事件和行为三要素决定控制过程，实现水下机器人控制的状态机任务管理单元；与水下机器人控制系统连接，用于根据环境参数和人为控制信息决定水下机器人的运动控制方式为手动还是自动的运动控制单元。本专利技术解决了传统的控制方法对水下机器人的控制精度以及控制效率很难达到要求。此外，本专利技术结构简单，操作方便，提高了控制精度和运行效率。【专利说明】一种基于状态机模型的水下机器人控制系统
本专利技术属于水下机器人研究
，尤其涉及一种基于状态机模型的水下机器人控制系统。
技术介绍
水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称潜水器，水下机器人主要运用在海上救援，井下行道地形复杂，运煤轨道等条件都将限制起作用发挥，水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具，无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种，它的工作方式是由水面母船上的工作人员，通过连接潜水器的脐带提供动力，操纵或控制潜水器，通过水下电视、声呐等专用设备进行观察，还能通过机械手，进行水下作业，目前，无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。水下机器人工作在环境复杂的水下，各种流场相互交汇的场所，使用传统的控制系统对水下机器人的控制精度以及控制效率很难达到要求，同时传统的水下机器人的控制程序设计复杂，容易产生软件漏洞且不易被发现，控制精度差，运行效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于状态机模型的水下机器人控制系统，旨在解决传统的控制系统对水下机器人的控制精度以及控制效率很难达到要求。同时传统的水下机器人的控制程序设计复杂，容易产生软件漏洞且不易被发现，控制精度差，运行效率低的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种基于状态机模型的水下机器人控制系统，该基于状态机模型的水下机器人控制系统包括:状态监测单元、状态机任务管理单元、运动控制单元；与水下机器人控制系统连接，用于通过整合控制信息和姿态信息来实现水下机器人控制的状态监测单元；与水下机器人控制系统连接，用于采用状态机模型，以状态、事件和行为三要素决定控制过程，实现水下机器人控制的状态机任务管理单元；与水下机器人控制系统连接，用于根据环境参数和人为控制信息决定水下机器人的运动控制方式为手动还是自动的运动控制单元。进一步,状态监测单元还包括:用于获取状态监测单元的信息和数据，进行解读和分析的第一数据解析模块，把信息和数据分为视频、系统状态、机器人姿态和传感器数据；与第一数据解析模块连接，用于对第一数据解析模块的视频信息进行人工判定的人工判定状态模块，接收第一数据解析模块分析的视频信息；与第一数据解析模块连接，用于采用自定义的状态识别函数，由系统状态、机器人姿态和传感器数据信息得到系统的状态，对第一数据解析模块的系统状态、机器人姿态和传感器数据进行自动判定的自动状态判定模块，接收第一数据解析模块分析的系统状态、机器人姿态和传感器数据；与人工状态判定模块和自动状态判定模块连接，用于对水下机器人的转台进行识别和判定的状态模块，接收人工状态判定模块和自动状态判定模块的判别结果；与水下机器人的人工设置装置连接，用于实现操作人员与水下机器人联系的人机交互接口 ；与人机交互接口连接，用于对操作人员输入的信息进行处理的信息处理模块；与信息处理模块连接，用于对操作人员的任务进行设置的任务设定模块，接收信息处理模块处理的信息；与任务设定模块和状态模块连接，用于将系统状态与人工设定的任务模式相比较，验证状态是否匹配，并将任务及匹配数据发送给水下机器人，把操作员设置任务和水下机器人的状态进行向匹配的状态匹配单元，把调整后的水下机器人的状态信息进行输出。进一步，状态机任务管理单元包括:状态模块、事件模块、行为模块；用于对水下机器人的垂直航行状态、水平航行状态、悬停状态、观测状态和异常状态信息，实现水下机器人控制的状态模块；与状态模块连接，用于对水下机器人的菜单触发事件、推进器运动触发事件、摄像机参数调节触发事件、光照调节触发事件、传感器采样设置触发事件和警报触发事件，实现水下机器人控制的事件模块；与状态模块连接，用于对水下机器人的菜单切换、运动器动作和观测器动作等，收到控制指令后的响应，实现水下机器人控制的行为模块。进一步，事件模块包括:是否接收到特定的任务数据、是否接收到正确的人机交互指令、是否出现异常状态。进一步，状态机任务管理单元还设置有:与状态监测单元的状态匹配单元连接，用于对状态匹配单元把调整后的水下机器人的状态信息进行解读和分析的第二数据解析模块；用于对水下机器人的任务进行优先式选择的任务优先级模块；与事件模块连接，用于实现操作员和水下机器人连接的人机交互模块；与行为模块连接，用于对水下机器人的任务信息进行控制的任务控制模块；与任务控制模块连接，用于对水下机器人的航行和观测任务进行控制的航行任务模块、观测任务模块。进一步，运动控制单元包括:通过脐带缆与水下机器人本体连接，用于实现水下机器人的航行控制及数据传递功能的陆地控制台模块；与陆地控制台模块连接，用于通过按键、遥杆和游戏手柄的方式实现控制的按键、摇杆、游戏手柄；与陆地控制台模块连接，用于对水下机器人的推进器的电压实现控制的推进器电压模块，实现对水下机器人本体的推进器电压的控制；与陆地控制台模块连接，用于对水下机器人的光照进行等级调节的光照等级模块，实现对水下机器人本体的光照的控制；与陆地控制台模块连接，用于对水下机器人的摄像头进行控制的摄像参数模块，实现对水下机器人本体的摄像头的控制；与水下机器人本体连接，用于对水下机器人摄像头的视频信息进行控制的视频模块，并把视频信息传送至陆地控制台模块；与水下机器人本体连接，用于对水下机器人在水下的深度和内部的温度进行监测的深度温度模块，并把深度和温度信息传送至陆地控制台模块；与水下机器人本体连接，用于对水下机器人内部的湿度进行监测的湿度模块，并把湿度信息传送至陆地控制台模块；与水下机器人本体连接，用于对水下机器人姿态进行监测的姿态模块，并把姿态信息传送至陆地控制台模块。进一步，水下机器人本体采用位嵌入式微处理器，通过状态机的控制，完成对水下机器人的控制功能。本专利技术提供的基于状态机模型的水下机器人控制系统，通过将水下机器人控制系统以状态监测、任务管理和运动控制实现，状态监测部分通过整合控制信息和姿态等信息来实现；任务管理部分采用状态机模型，以状态、事件和行为三要素决定控制过程，是整个机器人控制方法的核心；运动控制部分加入了环境感知单元，根据环境参数和人为控制信息决定运动控制方式为手动还是自动，提高了水下机器人的控制精度，并提高了运行效率。本专利技术解决了传统的控制方法对水下机器人的控制精度以及控制效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于状态机模型的水下机器人控制系统，其特征在于，该基于状态机模型的水下机器人控制系统包括：状态监测单元、状态机任务管理单元、运动控制单元；与水下机器人控制系统连接，用于通过整合控制信息和姿态信息来实现水下机器人控制的状态监测单元；与水下机器人控制系统连接，用于采用状态机模型，以状态、事件和行为三要素决定控制过程，实现水下机器人控制的状态机任务管理单元；与水下机器人控制系统连接，用于根据环境参数和人为控制信息决定水下机器人的运动控制方式为手动还是自动的运动控制单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：牛阿丽，
申请(专利权)人：青岛远创机器人自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：